Prix de l'électricité - comment se forment-ils et pourquoi sont-ils si volatils ?
Les prix de l’électricité sont un sujet de préoccupation depuis des années et sont très volatils depuis 2022. Mais avant d’aborder la formation des prix sur le marché de l’électricité ou sur les bourses européennes de l’électricité, quelques notions de base sur l’énergie, les sources d’énergie ainsi que leurs formes de stockage et également sur le thème des réseaux électriques seront expliquées. Il est précisé que, contrairement à d’autres sources d’énergie, l’électricité ne peut pas être stockée directement, mais doit d’abord être transformée en d’autres formes d’énergie pour pouvoir être stockée. Le stockage et la distribution de l’électricité s’effectuent via des réseaux complexes qui doivent compenser les fluctuations de la consommation. La fixation des prix sur le marché de l’électricité s’effectue par le biais de différents marchés tels que le marché day-ahead, le marché intra-day et le marché de l’énergie de réglage, le prix de l’électricité étant déterminé selon le principe de l’ordre du mérite. L’intégration croissante des énergies renouvelables et des véhicules électriques entraîne une plus grande volatilité des prix de l’électricité. Des solutions telles que la charge en fonction du réseau et le développement des capacités de stockage jouent un rôle dans la stabilité du réseau électrique et la réduction des fluctuations de prix.
Les prix de l’électricité sont un sujet de préoccupation depuis des années et sont très volatils depuis 2022. Avant d’aborder ici la formation des prix sur le marché de l’électricité ou sur les bourses européennes de l’électricité, il est nécessaire de disposer de quelques bases sur l’énergie, les sources d’énergie ainsi que leurs formes de stockage et également sur le thème des réseaux électriques.
Sources d'énergie et stockage
Nous commencerons par les sources d’énergie courantes et la manière de les stocker. Le charbon peut être facilement stocké sur de grands terrils et utilisé selon les besoins pour produire de la chaleur et/ou de l’électricité. Le charbon a une densité énergétique moyenne mais son stockage est simple et peu coûteux. Le pétrole a une densité énergétique plus élevée et peut être stocké relativement facilement dans de grands réservoirs. Le gaz a une densité énergétique similaire et peut également être stocké assez facilement dans des réservoirs. L’énergie nucléaire, que nous « stockons » dans des barres de combustible, a une densité énergétique énorme, mais l’effort et les coûts qui y sont liés sont également élevés. Toutes les formes d’énergie dont nous avons parlé jusqu’à présent ont cependant un point commun : « On peut les acheter longtemps à l’avance sur le marché, les stocker et les transformer en chaleur et/ou en électricité selon les besoins ». Pour être correct, il faudrait encore énumérer le bois et les autres biens combustibles, et il faudrait également considérer séparément les différentes formes de gaz.
Un très joli tableau peut être trouvé sur Densité énergétique.
Si nous comparons toutes ces formes d’énergie à l’électricité, nous constatons qu’elles se distinguent fondamentalement par leur capacité de stockage, car l’électricité ne peut pas être stockée !
Souvent, la première réaction à une telle déclaration est : « On peut stocker l’électricité, nous avons des batteries ». Mais c’est là que se situe l’erreur. Nous n’y stockons pas l’électricité, nous la transformons par des processus chimiques. De la même manière, nous transformons l’électricité lorsque nous la transformons en hydrogène par hydrolyse, lorsque nous produisons des e-fuels à l’aide d’électricité ou lorsque nous la stockons sous forme d’énergie cinétique (accumulation par pompage / énergie hydraulique / Energy Vault Bettonspeicher (voir lien)). Nous convertissons l’électricité en d’autres formes d’énergie afin de pouvoir la stocker et nous la reconvertissons lorsque nous avons besoin d’électricité. Si l’on tient compte de la puissance dissipée, la différence entre le kWh d’énergie initiale et le kWh utilisé (pour les véhicules électriques, l’approche « well-to-wheel ») est terriblement mauvaise. Mais ce n’est pas seulement la perte qui détermine le prix, c’est aussi la capacité de stockage en termes de planification prévisionnelle des achats.
Pour simplifier, le lecteur voudra bien excuser le fait que cet article continue de parler du « stockage » de l’électricité lorsqu’elle est convertie en une autre source d’énergie.
Réseaux électriques
Mais avant d’aborder la question de la tarification, il faut d’abord comprendre les réseaux électriques. En tant que conducteur de voiture électrique, on apprend assez vite la différence entre le courant alternatif et le courant continu. Mais beaucoup comprennent seulement que nous chargeons rapidement avec du courant continu et que nous ne chargeons que très lentement avec du courant alternatif. Or, nous n’amenons le courant dans les batteries qu’au moyen du courant continu et nous ne pouvons en tirer que du courant continu. Or, nos moteurs fonctionnent en courant alternatif et notre réseau électrique fonctionne également en courant alternatif. N’y avait-il pas quelque chose à propos des pertes de conversion dans le dernier paragraphe ? Revenons au réseau électrique : en Europe, notre réseau électrique fonctionne avec un courant alternatif de 50 Hz, en Amérique, il fonctionne à 60 Hz. Nous devons nous rappeler que nous avons une fréquence de réseau de 50 Hz et que chaque consommateur que nous allumons fait baisser cette fréquence ou, inversement, chaque consommateur que nous éteignons fait remonter la fréquence. Nous devons également comprendre que la marge de fluctuation n’est que de 49,5 Hz à 50,5 Hz. En dessous ou au-dessus, les appareils tombent définitivement en panne. Nos fournisseurs d’énergie sont donc tenus de maintenir la stabilité du réseau électrique entre 49,8 Hz et 50,2 Hz.
Pour illustrer ce point, imaginons une baignoire pleine d’eau. Chaque consommateur fait couler de l’eau par le bas et les fournisseurs d’énergie doivent faire couler à nouveau la même quantité d’électricité (ici, dans l’exemple de l’eau) que celle qui s’écoule par le bas. Le niveau d’eau doit impérativement rester le même, avec une tolérance de 2 millimètres ! C’est la mission et le grand défi des gestionnaires de réseau électrique. Si un gros consommateur est coupé, le groupe électrogène doit également cesser immédiatement de fournir la quantité correspondante. Nous pensons au niveau de l’eau – il doit impérativement être toujours à la même hauteur ! Mais l’influence de chaque consommateur sur le niveau d’eau dépend également du volume dans la cuve. Plus le volume d’eau dans la cuve est important, plus l’impact de chacun est faible. C’est pourquoi nous imaginons notre réseau électrique constitué d’une énorme quantité de baignoires individuelles, reliées en haut de la ligne d’eau par des tuyaux d’épaisseurs différentes. Ces tuyaux représentent les différents réseaux de nos fournisseurs d’électricité, qui sont reliés entre eux d’une ville à l’autre, d’un pays à l’autre et du Cap Nord à la Sicile, dans toute l’Europe. L’épaisseur des tuyaux de raccordement détermine la vitesse à laquelle deux systèmes voisins peuvent se stabiliser. Cette analogie permet de comprendre pourquoi un black-out, contre lequel on met régulièrement en garde, peut se produire. Tout est lié et le niveau d’eau doit être identique partout !
Prix de l'électricité
Nous avons maintenant appris que nous ne pouvons pas stocker l’électricité, mais seulement la convertir lorsque nous ne consommons pas directement l’électricité que nous venons de produire. Nous avons également compris que le stockage peut être utilisé de différentes manières en termes de densité énergétique et de coûts de stockage. Mais comment se forme le prix de l’électricité ? Prenons l’exemple de la baignoire. La grande partie (inférieure) de la baignoire est toujours utilisée de la même manière, ce qui signifie que les entrées et sorties sont calculées de manière prévisible, c’est ce qu’on appelle la charge de base. La partie supérieure de la baignoire est alors la partie appelée énergie de réglage. La charge de base est négociée à long terme sur la bourse européenne de l’électricité EEX à Leipzig (European Energie Exchange), parfois jusqu’à six ans à l’avance, par le biais de marchés à terme (Futures). La part d’énergie de réglage est négociée sur les marchés spot. Il se divise en trois segments de marché différents : Le marché day-ahead, le marché intra-day et le marché de l’énergie de réglage. Le marché day-ahead et le marché intra-day sont négociés sur la filiale d’EEX, le marché EPEX SPOT à Paris (European Power Exchange). Les pays participants sont l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Danemark, la Finlande, la France, la Grande-Bretagne, le Luxembourg, la Norvège, les Pays-Bas, la Pologne, la Suède et la Suisse. Regardons la définition des deux marchés.
Marché day-ahead
Le négoce day-ahead est un type de négoce qui permet aux acteurs du marché d’acheter et de vendre de l’électricité pour une livraison le lendemain. Le négoce s’effectue via la bourse EPEX Spot ou via le négoce « Over The Counter » (OTC) par le biais de contrats hors bourse. Cette forme de négoce de produits horaires se fait par le biais d’une vente aux enchères où les entreprises de distribution et autres gros clients font des offres pour acheter ou vendre de l’électricité. En Allemagne et en Autriche, ces offres doivent être soumises avant midi. Les résultats des adjudications sont annoncés avant 12h40. A partir de 15h00, les offres peuvent être soumises pour le jour suivant. Le négoce day-ahead contribue à rendre le marché de l’électricité plus prévisible et plus flexible. En achetant de l’électricité pour le lendemain, les fournisseurs d’énergie peuvent couvrir les pics de demande et réduire le risque de fluctuation des prix.
Marché intra-journalier
Le marché intrajournalier négocie l’électricité des 15 à 60 minutes suivantes. Dans la vente aux enchères d’ouverture au quart d’heure et dans le marché continu au quart d’heure, il est possible de négocier de l’énergie électrique pour chaque quart d’heure. La conclusion de contrats 30 minutes avant la livraison et de contrats pour seulement 15 minutes permet une énorme flexibilité. Celle-ci est également indispensable en raison de l’importance des énergies renouvelables fluctuantes. Elle offre justement aux producteurs d’énergies renouvelables la chance de mieux tenir compte des prévisions météorologiques à court terme dans leurs calculs et de faire des offres aussi réalistes que possible. Chaque consommateur et producteur d’électricité doit prévoir la quantité d’électricité qu’il injecte ou qu’il consomme. Ces prévisions sont appelées « horaires » ou encore « profils », elles doivent être annoncées au gestionnaire du réseau de transport la veille de la production ou du prélèvement de la quantité d’électricité. Dans le cadre du négoce intrajournalier, les produits horaires sont négociés à partir de 15h00 la veille jusqu’à 30 minutes avant la mise à disposition (jusqu’à 5 minutes avant la mise à disposition dans la même zone de réglage). Les produits quart d’heure sont négociés à partir de 16h00 la veille jusqu’à 30 minutes avant la livraison (jusqu’à 5 minutes avant la mise à disposition dans la même zone de réglage). La plus petite quantité d’électricité pour le négoce est de 0,1 MWh (mégawattheure). Le prix se forme en fonction des offres et est donc appelé prix d’offre.
Vous trouverez de nombreuses informations supplémentaires ici : https://www.next-kraftwerke.de/wissen
Marché de l'énergie de réglage
Le marché de l’énergie de réglage est alors la dernière partie qui doit réagir à la seconde près à la demande finale réelle. Ce secteur ne peut pas vraiment être négocié. L’énergie nécessaire doit impérativement être disponible en cas de besoin. C’est pourquoi il existe ici un prix fixe pour le stockage par kWh et la consommation par kWh. Ici, le fournisseur doit avoir l’électricité à disposition, même s’il n’a aucune garantie qu’elle sera utilisée et donc achetée. D’où la combinaison du prix de réserve et du prix d’achat.
Bourse de l'électricité et détermination des prix
Der Strompreis am Day-Ahead-Markt und dem Intra-Day-Markt wird nach dem Merit-Order-Prinzip ermittelt. Jeder Erzeuger bietet seine Strommenge zu seinem Angebotspreis an. Am Ende entstehen unterschiedliche Mengen zu unterschiedlichen Preisen von unterschiedlichen Erzeugern zur Verfügung. Im Handel wird nun die Menge zusammengekauft, die benötigt wird, um den Bedarf zu erfüllen. Der Bedarf ist hier im Day-Ahead-Markt der kalkulierte Bedarf für den nächsten Tag und im Intra-Day-Markt die Menge für die nächste Viertelstunde. Der letzte Anbieter, der gerade noch benötig wird, um die kalkulierte Menge an Strom zusammen zu kaufen bestimmt dabei die Grenzkosten. Dessen Gebot definiert sich in diesem Handelsfall als Grenzkosten, zu dem dann die gesamte einzukaufende Strommenge gehandelt wird. Dabei erhält auch der günstigste Anbieter den Preis der Grenzkosten pro kWh, obwohl er eigentlich deutlicher tiefer angeboten hat. Der erste Anbieter über der benötigten Strommenge wie auch alle anderen darüber liegenden Anbieter bekommen aber keinen Zuschlag mehr und können ihren Strom nicht mehr loswerden.
Principe de l'ordre du mérite ou économie de marché ?
Est-ce cela l’économie de marché ? Le principe du merit order est absolument conforme aux lois de l’économie de marché. Nous devons en effet inciter chacun à proposer le prix le plus bas possible. C’est la seule façon de créer la concurrence et seuls les fournisseurs les moins chers sont gagnants à ce stade. Tous les fournisseurs qui dépassent leurs besoins respectifs ne peuvent plus vendre leur électricité. Si l’on ne payait au moins cher que le prix qu’il propose, il offrirait automatiquement un prix plus élevé. C’est pourquoi le principe de l’ordre du mérite est très orienté vers l’économie de marché et veille à ce que l’offre et la demande règlent le prix. En résumé, on apprend que la partie supérieure de la baignoire (l’énergie de réglage) est en fin de compte la force qui fait monter les prix. Plus la consommation est prévisible, plus la quantité d’énergie négociée dans la charge de base calculable est importante. Plus nous avons de fluctuation, plus la quantité négociée dans la zone volatile de l’énergie de réglage est importante. Mais l’économie de marché signifie également que nous avons besoin de plus de fournisseurs proposant des prix avantageux. Plus il y a d’énergie renouvelable produite à bas prix sur le marché et disponible via des batteries de stockage à des prix bien inférieurs aux coûts de production de l’électricité par des centrales à gaz, plus les coûts marginaux qui déterminent les prix sont bas !
D'où vient la volatilité ?
Le graphique ci-dessus montre la zone de la charge de base (baseload) en jaune et les zones problématiques du marché day-ahead et intra-day avec des barres et des cubes orange. Plus cette zone est grande, plus le prix est volatil. Plus la production est chère dans cette zone, plus la volatilité est grande.
Nous avons maintenant appris que la partie supérieure de la baignoire (l’énergie de réglage) est le facteur qui détermine le prix. Mais qui détermine le niveau réel de cette partie supérieure ? En fait, la clé est la prévisibilité. Nous avons ici deux facteurs très importants. D’une part, nous avons les producteurs. La production d’énergie renouvelable voulue et encouragée à partir du soleil et du vent est certainement utile pour l’environnement, mais elle n’est malheureusement pas adaptée à la régulation du niveau de l’eau dans la baignoire. Ces deux sources ne sont pas disponibles de manière constante, difficilement planifiable et calculable. Elles sont en partie responsables d’une part de plus en plus importante de l’énergie de réglage. En contrepartie, les gros consommateurs qui s’ajoutent ou se coupent brusquement constituent également une part difficilement calculable. Les véhicules électriques en font partie, surtout lorsqu’ils chargent rapidement de grandes quantités. Nous devons donc comprendre que les énergies renouvelables à elles seules posent déjà un problème et que la mobilité électrique à elle seule peut tout à fait aggraver ce problème. La combinaison des deux ne simplifie pas la situation. Pour résumer, nous pouvons dire que la production d’électricité renouvelable sans capacité de stockage est la première partie du problème. Le stockage de l’électricité est la prochaine étape. Nous ne pouvons pas stocker l’électricité, mais devons la convertir avec des pertes. Or, sur le marché de l’énergie de réglage, nous avons besoin de temps de réaction très rapides. Les centrales nucléaires sont beaucoup trop lentes et la production d’électricité à partir du charbon n’est pas non plus une source d’énergie rapidement réglable. Sur le marché, nous disposons malheureusement d’un stockage par batterie qui n’est guère utilisé jusqu’à présent. Il nous reste l’énergie hydraulique et les centrales à gaz, auxquelles nous devons recourir. L’énergie hydraulique fonctionne très bien en Suisse, où la proportion de régions montagneuses avec des barrages est élevée et où la population est faible par rapport à l’Allemagne. En Allemagne, cela ne fonctionne pas ainsi. L’Allemagne dépend donc en très grande partie de la production d’électricité à partir du gaz, dont le prix est actuellement extrêmement élevé.
Solutions possibles
Les véhicules électriques, avec leurs batteries parfois très volumineuses, aggravent la situation, mais peuvent aussi contribuer considérablement à la résoudre. Chargement adapté au réseau et Vehicle to Grid sont ici les principaux mots clés.
Nous avons besoin d’énergies renouvelables pour produire de l’électricité dans le respect de l’environnement, mais aussi pour devenir indépendants des États étrangers. Mais nous ne pourrons résoudre ce problème qu’en développant parallèlement le stockage. On distingue ici le stockage à court terme et le stockage à long terme. Nous pouvons sauver l’énergie régénérative du jour à la nuit avec des batteries, mais pas de l’été à l’hiver. C’est là que l’hydrogène peut aider. La volatilité quotidienne et le sauvetage de l’électricité produite pendant la journée lors des périodes de black-out sont possibles grâce au stockage sur batterie et à l’énergie cinétique (énergie hydraulique ou blocs de béton d’Energy Vault). Nous devons donc développer le stockage sur batterie aussi rapidement que la production d’électricité par le biais du photovoltaïque et/ou de l’éolien. Les suiveurs de longue date de l’entreprise TESLA connaissent certainement à cet égard le succès du grand centre de stockage de Hornsdale/Australie (https://www.heise.de/newsticker/meldung/Teslas-Riesenakku-in-Australien-macht-sich-bezahlt-4259373.html ou https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_von_Batterie-Speicherkraftwerken).
Ce que les conducteurs de voitures électriques peuvent déjà faire aujourd’hui, du moins s’ils rechargent à domicile et ne disposent pas encore de leur propre installation photovoltaïque, c’est utiliser la « recharge en fonction du réseau » (également appelée V1G ou SmartCharging). Dans ce cas, on branche systématiquement son véhicule sur la Wallbox, mais la commande de la charge est prise en charge par une application qui utilise en arrière-plan les données des fournisseurs d’électricité et organise si possible la charge de manière à ce que ces véhicules ne chargent que lorsqu’il y a trop de courant dans le réseau et qu’en cas de pénurie, la charge soit interrompue pour tous les véhicules ainsi commandés. Ce qui est bien, c’est que cette possibilité existe déjà aujourd’hui et que nous ne dépendons d’aucune installation locale. On s’approvisionne en électricité via sa Wallbox et son groupe électrogène, comme on en a l’habitude. Nous installons une application qui, en contact avec le véhicule, connaît sa position, son niveau de batterie (SOC), le niveau de charge souhaité et le moment où il doit être atteint, ainsi que la puissance de charge. L’application détermine ainsi le temps de charge nécessaire et essaie, dans la mesure du possible, de toujours le placer en période de surplus de courant.
Jusqu’à présent, nous n’avons traité dans cet article que de la demande d’électricité et non de l’excédent. Si nous avons un beau dimanche après-midi ensoleillé, que les usines sont à l’arrêt, que les bureaux sont vides et que la moitié de la population est occupée à se rafraîchir à la piscine, au lac ou à la mer, nous avons en même temps un surplus incroyable d’électricité photovoltaïque. Dans ce cas, les producteurs doivent encore aujourd’hui payer pour le courant qu’ils doivent fournir mais dont personne ne veut parce qu’il n’est pas utilisé. C’est là que l’heure est venue pour ceux qui peuvent offrir des capacités de stockage. Ils peuvent acheter l’électricité à un prix très bas ou même être payés pour acheter des kWh. Par un beau dimanche après-midi d’août 2022, le prix du mégawattheure d’électricité sur l’EPEX s’élevait à 13,00 euros à midi. Ce même dimanche, quelques heures plus tard, le ciel était couvert, l’orage menaçait, la baignade était vite terminée et la majorité s’est précipitée, affamée, vers les fourneaux de la maison ou, au choix, vers le restaurateur le plus proche. En conséquence, ce même dimanche, le prix est soudainement passé à 800,00 euros le mégawattheure. On voit à quel point cela varie. Ce ne sont pas seulement quelques pour cent de plus, ce sont 6.153,85% exactement ! Celui qui peut maintenant offrir de l’électricité à bas prix et la vendre au prix du coût marginal selon le principe du merit order compte clairement parmi les gagnants. Chaque conducteur de voiture électrique (pour autant que son véhicule soit pris en charge) peut donc contribuer, par une « charge utile au réseau », à réduire la zone de l’énergie de réglage dans le graphique ci-dessus, et donc à réduire la part déterminante du prix de l’électricité qui fait monter les prix.
La question qui se pose maintenant est la suivante : « Comment puis-je, en tant que conducteur de VEB, soutenir la « recharge adaptée au réseau » ? Nous présentons ci-dessous deux applications qui offrent cette possibilité.
Jedlix
Les Suisses téléchargent l’application Jedlix (https://www.jedlix.com). Là, le véhicule est connecté à l’application et les besoins et désirs de recharge sont configurés. Pour les Suisses, il y a un remboursement de 2 centimes par kWh pour chaque kWh facturé de manière « respectueuse du réseau ». Le remboursement est indépendant du tarif de l’électricité. Vous achetez et payez l’électricité auprès du fournisseur d’électricité, et vous recevez le remboursement de Jedlix sous forme de crédit sur votre compte. Les constructeurs de véhicules pris en charge incluent BMW, Hyundai, Jaguar, Kia, Renault et TESLA.
Toute personne résidant en Allemagne peut télécharger l’application Gridio (https : / /www.gridio.io). Malheureusement, il n’y a pas de remboursement ou de « récompense ». Cependant, la « récompense » de la réduction de la part de l’électricité sur le marché de l’énergie de contrôle est une augmentation plus lente des prix de l’électricité à long terme. Les constructeurs automobiles pris en charge sont Ford, Hyundai, Kia, TESLA et le groupe VAG (Audi, Cupra, SEAT, Skoda et Volkswagen).
Gridio
Résumé
Les prix de l’électricité posent problème depuis des années et sont très volatils depuis 2022. Cependant, avant d’aborder la formation des prix sur le marché de l’électricité ou sur les bourses européennes de l’électricité, quelques bases sur l’énergie, les sources d’énergie et leurs formes de stockage ainsi que sur le thème de Les réseaux électriques sont présentés b> expliqués. Cela montre clairement que, contrairement à d’autres sources d’énergie, l’électricité ne peut pas être stockée directement, mais doit d’abord être convertie en d’autres formes d’énergie pour pouvoir être stockée. L’électricité est stockée et distribuée via des réseaux complexes qui doivent compenser les fluctuations de la consommation. La tarification sur le marché de l’électricité s’effectue via différents marchés tels que le marché journalier, le marché intra-journalier et le marché de l’énergie d’équilibrage, sur lesquels le prix de l’électricité est basé sur le principe de l’ordre du mérite est déterminé. L’intégration croissante des énergies renouvelables et des véhicules électriques entraîne une plus grande volatilité des prix de l’électricité, des solutions telles que la recharge adaptée au réseau et l’expansion des capacités de stockage jouant un rôle dans la réduction de la stabilité du réseau électrique. et les fluctuations des prix.
